基于流媒體技術(shù)的館藏科技信息視頻資源數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建

楊濤

摘 要：科技信息視頻資源是科技情報(bào)信息資源不可或缺的重要組成部分。為解決館藏科技信息視頻資源管理不便與利用率不高的問題，按照已建立的資源數(shù)字化加工標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)館藏視頻資源進(jìn)行統(tǒng)一處理，并基于流媒體技術(shù)，采用FMS流媒體服務(wù)器，結(jié)合Flashplayer在線流媒體開發(fā)模式，設(shè)計(jì)開發(fā)了一套B/S模式的館藏科技信息視頻資源在線播放數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)投入運(yùn)行后，館藏視頻資源管理費(fèi)用降低了約80%，管理效率提升了約60%，且視頻資源利用率是過去的近20倍。同時(shí)，也進(jìn)一步提升了單位科技信息服務(wù)質(zhì)量和影響力。

關(guān)鍵詞：流媒體技術(shù);FMS;Flashplayer;科技信息;視頻資源數(shù)據(jù)庫(kù)

DOI：10. 11907/rjdk. 192370 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

中圖分類號(hào)：TP392文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-7800（2020）005-0181-05

0 引言

在多媒體資源中，以音視頻為主的實(shí)時(shí)流媒體數(shù)據(jù)無(wú)論在信息密度還是在表現(xiàn)方式上都有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)[1]，音視頻總是能夠展現(xiàn)比靜態(tài)圖片更為豐富的動(dòng)態(tài)內(nèi)容，特別是在教育和研究領(lǐng)域，視頻資源呈現(xiàn)的信息生動(dòng)形象且更易理解[2]?；ヂ?lián)網(wǎng)上采用流媒體技術(shù)的在線視頻點(diǎn)播網(wǎng)站越來(lái)越多，從文獻(xiàn)[3]-文獻(xiàn)[5]等可以看出，高校等教育機(jī)構(gòu)在逐步完善基于流媒體技術(shù)的在線教育視頻資源體系。因此，科研機(jī)構(gòu)積極構(gòu)建運(yùn)行于單位內(nèi)部局域網(wǎng)的基于流媒體技術(shù)的館藏科技信息視頻資源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，不僅是提升館藏視頻資源有效管理的有力手段，而且是發(fā)揮館藏視頻資源應(yīng)有價(jià)值，促進(jìn)館藏資源向數(shù)字化、知識(shí)化邁進(jìn)的重要途徑。

傳統(tǒng)基于HTTP[6]或FTP[7]協(xié)議的視頻在線播放系統(tǒng)需要等客戶端在后臺(tái)下載完整的視頻文件到計(jì)算機(jī)緩存中后才能開始播放，多用戶使用時(shí)對(duì)服務(wù)器資源和帶寬影響較大，且用戶體驗(yàn)較差[1，8]。目前，鑒于Flashplayer[9]出色的兼容性、流暢度，HTML5[10]的穩(wěn)定性和跨平臺(tái)能力，互聯(lián)網(wǎng)上采用的視頻在線流式播放大多基于Flashplayer、HTML5或兩者結(jié)合的流媒體技術(shù)。但對(duì)于大部分科研機(jī)構(gòu)而言，其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相對(duì)落后，瀏覽器版本仍停留在IE6[11]，因此更多不得不采用基于微軟的Microsoft Media Server +Media Player [12]（甚至更過時(shí)的Real公司RealServer+Realplayer [13]）解決方案。這些方案的顯著缺點(diǎn)是視頻壓縮率太低，不適合高清/超清視頻數(shù)據(jù)的在線傳輸，而且大文件傳輸時(shí)其用戶體檢也較差。因此，結(jié)合單位網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)以上3種解決方案進(jìn)行大量測(cè)試后，選擇以Flash Media Server[14-15]（以下簡(jiǎn)稱FMS）作為流媒體服務(wù)器，以Flashplayer插件作為網(wǎng)頁(yè)播放器的組合方案，從而滿足單位館藏視頻資源和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境實(shí)際需求。

1 關(guān)鍵技術(shù)

流媒體技術(shù)是將連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放到網(wǎng)站服務(wù)器，由視頻服務(wù)器向用戶計(jì)算機(jī)順序或?qū)崟r(shí)地傳送各壓縮包，讓用戶一邊下載一邊觀看、收聽，而無(wú)需等整個(gè)壓縮文件下載到自己的計(jì)算機(jī)上才可以觀看的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)[16]。常用流媒體協(xié)議有：RTP（Real-time Transport Protocol 實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議）和RCTP（Real-time Transport Control Protocol 實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議）[17]、SRTP（Secure Real-time Transport Protocol 安全實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議）和SRTCP（RTP Control Protocol 安全實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議）[18]、RTSP（Real Time Streaming Protocol 實(shí)時(shí)流協(xié)議）[19]、RTMP（Real Time Messaging Protocol 實(shí)時(shí)消息傳送協(xié)議）[20]、mms（Microsoft Media Server Protocol 微軟媒體服務(wù)器協(xié)議）[14]和HLS（HTTP Live Streaming 蘋果HTTP流媒體傳輸協(xié)議）[21]等。

其中，引言的Flashplayer方案，也是當(dāng)前主流在線視頻網(wǎng)站應(yīng)用最廣的方案，該方案主要有以下兩個(gè)顯著特點(diǎn)：

（1）Flash Player網(wǎng)頁(yè)播放器插件是當(dāng)前最主流的網(wǎng)頁(yè)播放器之一，支持flv、f4v、mp4和m3u8格式的視頻文件[22]，且其支持的mp4格式具有壓縮率高、視頻質(zhì)量高等特點(diǎn)，是當(dāng)前主流流媒體網(wǎng)站Youtube、優(yōu)酷、土豆等網(wǎng)站高清傳輸?shù)氖走x格式。

（2）FMS流媒體服務(wù)器與上述流媒體服務(wù)器相比，首先是為Flash視頻流式傳輸而設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺(tái)部署和無(wú)縫集成;其次，具備強(qiáng)大的交互性和高擴(kuò)展性，并能自動(dòng)識(shí)別客戶端狀態(tài)，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載;最后，F(xiàn)MS使用的RTMP實(shí)時(shí)消息傳送協(xié)議采用未加密的TCP/IP協(xié)議，專門設(shè)計(jì)用來(lái)高速傳送音頻、視頻和數(shù)據(jù)信息[14-15，23]。

2 館藏視頻資源加工

中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院館藏科技信息視頻有上千部，并逐年增多，大多是在科技情報(bào)搜集過程中和通過文獻(xiàn)反向跟蹤積累獲得，主要包括飛機(jī)知識(shí)科普類、國(guó)外飛機(jī)制造及試驗(yàn)類，以及相關(guān)武器裝備介紹和試驗(yàn)類等。這些視頻資源不僅能夠用于技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，還能夠在各種匯報(bào)、報(bào)告中呈現(xiàn)出更具感染力和知識(shí)性的原理運(yùn)作、試驗(yàn)過程、姿態(tài)變化等關(guān)鍵信息。

但由于視頻資源的特殊性，紙質(zhì)查詢和光盤借閱的傳統(tǒng)流通方式極不利于視頻資源管理與利用。因此，在已建立的資源數(shù)字化加工標(biāo)準(zhǔn)要求下，對(duì)館藏視頻資源進(jìn)行統(tǒng)一加工處理，將部分DVD光盤通過編輯工具初次轉(zhuǎn)換為MPEG格式，然后確定視頻碼率、分辨率、比特率等關(guān)鍵信息，針對(duì)不同質(zhì)量的視頻文件，分別進(jìn)行統(tǒng)一格式處理，轉(zhuǎn)換為基于H.264編碼的MP4格式，以盡量減少視頻質(zhì)量損失。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)借鑒了近年來(lái)科技情報(bào)信息資源全文數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，依托單位內(nèi)部局域網(wǎng)，采用ASP.NET開發(fā)語(yǔ)言、輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL，結(jié)合FMS流媒體服務(wù)器和Flahsplayer插件的網(wǎng)絡(luò)流媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于B/S模式的館藏科技信息視頻在線點(diǎn)播系統(tǒng)，以發(fā)揮館藏視頻資源的應(yīng)有價(jià)值，提升館藏視頻資源管理水平和利用率。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)客戶端主要為Windows XP系統(tǒng)，IE6.0瀏覽器及Flashplayer13播放器環(huán)境。后臺(tái)服務(wù)器端為Windows Server 2003系統(tǒng)，使用FMS作為流媒體服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)視頻資源流媒體傳輸。

3.1 功能設(shè)計(jì)

該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要用于館藏視頻資源的管理和在線點(diǎn)播，故整體核心功能結(jié)構(gòu)框架較為簡(jiǎn)潔，主要包括后臺(tái)用戶管理、視頻管理、分類管理以及前臺(tái)視頻檢索、在線播放和分類展示等模塊，如圖1所示。

其中，視頻管理、分類管理以及在線播放為主要設(shè)計(jì)功能，包含了視頻上傳、信息修改上傳、視頻狀態(tài)更改、分類添加、分類修改、流媒體交互、播放統(tǒng)計(jì)、視頻推薦等功能。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

由于單位內(nèi)部使用沒有涉及權(quán)限，因此，本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)只需要用戶、視頻和視頻分類3張表。表設(shè)計(jì)如下：

（1）用戶表Users。包含字段Id（用戶ID）、Name（用戶名）、Password（密碼）、status（啟用狀態(tài)）。

（2）視頻分類表。包含字段Id（分類ID）、CName（分類名稱）、ParentId（上級(jí)分類ID）、Url（分類地址）、Sort（排序）、Remark（描述）、Status（啟用狀態(tài)）、IsLast（是否最后一個(gè)）。

（3）視頻表Videos。包含字段Id（視頻ID）、Name（視頻名稱）、C_Id（外鍵，所屬分類ID）、C_Name（外鍵，所屬分類名稱）、VideoUrl（視頻地址）、ImageUrl（圖片地址）、Summary（視頻簡(jiǎn)介）、Author（視頻來(lái)源）、Seconds（視頻時(shí)長(zhǎng)）、ClickTimes（播放次數(shù)）、Upload_Time（上傳時(shí)間）、Uploader（上傳人）、Status（啟用狀態(tài)）。

3.3 FMS流媒體服務(wù)器搭建

3.3.1 FMS安裝

該系統(tǒng)選擇FMS4.0版本，安裝過程相對(duì)簡(jiǎn)單。系統(tǒng)將部署在IIS環(huán)境下，Apache會(huì)占用IIS的80端口，且其與本系統(tǒng)無(wú)關(guān)，因此安裝時(shí)要取消默認(rèn)選中的Apache2.0，其它安裝操作按照默認(rèn)提示進(jìn)行即可。

3.3.2 流媒體服務(wù)器配置

安裝完成后FMS服務(wù)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，配置前需要在開始菜單-Flash Media Server 4.0目錄下找到Stop Adobe Flash Media Server 4.0停止服務(wù)。

（1）修改applications路徑指向。找到FMS安裝目錄下conf文件夾中的fms.ini文件，修改VHOST.APPSDIR的值。由于系統(tǒng)上傳的視頻文件放在部署項(xiàng)目的upload文件夾下，因此需要修改默認(rèn)值C：＼Program Files＼Adobe＼Flash Media Server 4＼applications，修改為項(xiàng)目upload文件夾所在目錄C：＼Users＼D011＼Documents＼Visual Studio 2012＼Projects＼cmMedia＼cmMedia，使得applications目錄指向cmMedia目錄。

（2）修改流媒體文件獲取路徑。將安裝目錄C：＼Program Files＼Adobe＼Flash Media Server 4＼applications＼vod文件夾下的所有文件復(fù)制到項(xiàng)目upload文件夾下。該系統(tǒng)流媒體傳輸使用rtmp方式，因此需修改fms.ini文件中的VOD_DIR值，將默認(rèn)值C：＼Program Files＼Adobe＼Flash Media Server 4＼applications＼vod＼media修改為C：＼Users＼D011＼Documents＼Visual Studio 2012＼Projects＼cmMedia＼cmMedia＼upload＼media[15，24]。

啟動(dòng)服務(wù)后，系統(tǒng)所需的流媒體服務(wù)器已經(jīng)搭建完成，可以通過登錄FMS網(wǎng)頁(yè)端進(jìn)行測(cè)試。

3.4 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)開發(fā)語(yǔ)言使用ASP.NET4.0，UI框架，選用LigerUI1.25，數(shù)據(jù)庫(kù)采用簡(jiǎn)單易用的MySQL5.0，F(xiàn)lash集成開發(fā)插件選用免費(fèi)小巧的ckplayer6.4。系統(tǒng)首頁(yè)如圖2所示。

視頻播放和分類展示是系統(tǒng)難點(diǎn)，本文將重點(diǎn)介紹這兩部分內(nèi)容。

（1）在線播放。用戶點(diǎn)擊視頻鏈接，跳轉(zhuǎn)到在線播放頁(yè)面，頁(yè)面通過后臺(tái)判斷是否存在該視頻。如存在，則調(diào)用js處理程序拼接流媒體視頻地址，通過播放器插件與流媒體服務(wù)器交互，實(shí)時(shí)傳輸獲取視頻流。在線播放處理流程如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在特殊內(nèi)部局域網(wǎng)環(huán)境下，構(gòu)建基于IE6瀏覽器的視頻資源數(shù)據(jù)系統(tǒng)，建立了科研類視頻資源的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式、著錄規(guī)則，并基于FMS和Flashplayer進(jìn)行實(shí)踐，證明了FMS和Flashplayer方案在單位網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行的可行性和可靠性。同時(shí)，該數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建成，明顯提升了館藏視頻資源管理效率和利用率，提高了科技信息服務(wù)質(zhì)量和影響力。為了適應(yīng)單位知識(shí)管理和知識(shí)工程建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障要求，后續(xù)將增加圖片數(shù)據(jù)管理和視頻片段標(biāo)記功能，并優(yōu)化視頻資源推薦和智能檢索功能，在保密等條件允許的前提下，增加回復(fù)討論功能，從而搭建一個(gè)完善的學(xué)習(xí)研究平臺(tái)，為專業(yè)人員提供全方位科技信息資源服務(wù)，為專業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)源及實(shí)踐支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔣維. 實(shí)時(shí)流媒體傳輸系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2017.

[2] 鮑欣欣. 淺談如何在中學(xué)歷史教學(xué)中更好地運(yùn)用視頻資源[J]. 新教育時(shí)代電子雜志（教師版），2016（21）：61-61，41.

[3] 蔡軍. 基于流媒體技術(shù)高校教育資源平臺(tái)的研究[J]. 讀寫算（教師版），2012（19）：1-2.

[4] 彭小禹. 基于流媒體技術(shù)的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)構(gòu)建[D]. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2015.

[5] 張艷華. 基于流媒體技術(shù)的教學(xué)視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 成都：電子科技大學(xué)，2011.

[6] FIELDING R，IRVINE UC，GETTYS J，et al. Hypertext transfer protocol--HTTP/1.1[S]. IEFT RFC 2616，1999.

[7] POSTEL J，REYNOLDS J. File transfer protocol[S]. IEFT RFC 959，1985.

[8] 薛震. 流媒體技術(shù)及其在視頻點(diǎn)播中的應(yīng)用[J]. 電子技術(shù)與軟件工程，2015（2）： 111.

[9] Adobe Inc. Flashplayer [EB/OL]. ?https：//get.adobe.com/cn/flashplayer/about.

[10] w3school. html5 video [EB/OL]. ?https：//www.w3school.com.cn/html/html_video.asp.

[11] Baidu.IE6[EB/OL]. https：//baike.baidu.com/item/Internet%20Explo rer%206/4353174？fromtitle=IE6&fromid=8680416&fr=aladdin.

[12] Microsoft. Microsoft Media Server （MMS） Protocol[EB/OL]. https：//docs.microsoft.com/en-us/openspecs/windows_protocols/ms-mmsp/01f2fe19-04a4-4b2a-ab81-6118b757c8d3.

[13] Wikipedia. RealServer[EB/OL]. https：//en.wikipedia.org/wiki/REAL _Server.

[14] Abobe Inc. Flash media server[EB/OL]. https：//www.adobe.com/cn/products/adobe-media-server-family.html.

[15] Koolearn. Flash media server[EB/OL]. http：//fms.koolearn.com.

[16] 呂斌，莊雷. 流媒體技術(shù)綜述[C]. 河南省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2010.

[17] SCHULZRINNE H，CASNER S，et al. RTP： A transport protocol for real-time applications[S]. IEFT RFC 3550，2003.

[18] BAUGHER M，MCGREW D，et al. Secure real-time transport protocol[S]. IEFT RFC 3711.2004.

[19] ALOMAN A I，ISPAS A，CIOTIRNAE P，et al. Performance evaluation of video streaming using MPEG DASH，RTSP，and RTMP in mobile networks[C]. ?IFIP Wireless and Mobile Networking Conference （WMNC）. Munich，Germany，2015：144-151.

[20] PARMAR H，THORNBURGH ED M，ADOBE ED. Adobe's real time messaging protocol[S]. 2012.

[21] Apple Inc. HTTP live streaming overview[EB/OL]. ?https：//developer.apple.com/library/content/documentation/NetworkingInternet/Conceptual/StreamingMediaGuide/Introduction/Introduction.html#//apple_ref/doc/uid/ TP40008332-CH1-SW 1.

[22] Abobe Inc. 了解視頻格式[EB/OL]. ?https：//help.adobe.com/zh_CN/as3/dev/WS5b3ccc516d4fbf351e63e3d118a9b90204-7d46.html.

[23] 關(guān)博. 基于FMS的流媒體技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)中的應(yīng)用[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，12（12）：146-147.

[24] CKPlayer.ckplayer manual[EB/OL]. http：//www.ckplayer.com/manual.

（責(zé)任編輯：孫 娟）